充气钻井液在辽河油田的推广应用

低压稠油油藏的开发。因钻井液技术不配套致使产层伤害。介绍了充气钻井液钻井技术的原理与组成及设计原则。充气钻井技术是将空气均匀地充入钻井基液中,形成气液混合流来降低环空液柱压力的一种低压钻井技术。经48口井现场应用表明,该项枝术能降低钻井液对油层的损害,提高油井产量,降低钻井成本,适于在低压低渗和易漏地层推广应用。     

国外充气钻井液钻井技术

充气钻井液是一种密度范围在0．47～0．83g／cm^3之间的气（通常为空气或氮气）液（通常为水或油）混合物，钻井中将气体通过地面设备连续不断地注入钻井液，使其呈均匀气泡状分散于钻井液中，从而达到降低环空液柱压力的目的。一般在典型的以φ89钻杆钻φ152井眼时液体的泵注速度范围在0．3785～0．757m^3／min之间，气体的注入速度范围在7．08～35．4m^3／min之间，环空返出的充气钻井液，经地面除屑、除气后可重复使用。在应用过程中，由于井内流动为两相流（液-气）或三相流（液-气-固），因此钻井前需进行优化设计，达到液／气流量的最佳组合及体积优化，充分了解如何保持钻进时的压力稳定，了解在水平井和斜井中的钻井水力学等。文中对充气钻井液的气／液流量优化、水力学研究以及国外利用该技术在水平井和海上钻井的席用情阿作了详细介绍．     

强化充气钻井技术现状与应用

衰竭、低压储层钻进时易出现钻井液漏失、压差卡钻及储层伤害等问题,甚至还存在井壁稳定与储层保护的矛盾。文章针对上述问题调研了国内外强化充气钻井技术的发展现状及应用情况。强化充气钻井技术可有效解决钻井过程中的恶性井漏、压差卡钻及钻井速度慢等技术难题;也可结合钻井液脉冲实现水平井定向钻井,在精确定向作业的同时保护油气藏,提高单井产量;还可将充气钻井工艺与控压钻井技术相结合,利用环空充氮气强化充气钻井技术钻含硫、裂缝性和衰竭性低压高温油气藏,既保护储层,又避免储层井漏,满足井控要求。现场应用表明,强化充气钻井技术不仅有利于保护储层,且能减少井下复杂与钻井成本,在低压、破碎、易失稳的储层钻井中具有广泛的应用前景,有助于解决低压衰竭储层高效开发面临的技术难题,为国内低压衰竭储层水平井控压钻井技术发展提供借鉴与支持。     

煤层气欠平衡钻井环空注气工艺优化

充气欠平衡钻井技术是目前煤层气钻井中减少煤储集层伤害、保护煤储集层最常用的措施之一.针对煤层气羽状水平井充气欠平衡钻井技术特征,优选了水平及竖直井筒内多相流动压降计算模型,确立了井底欠压值的求解方法,给出了求解的计算流程.根据沁水盆地煤层气田某羽状水平井实际资料,通过对不同注气压力、不同注气量以及不同钻井液排量条件下井底欠压值的计算和分析得出:当环空注气压力一定时,井底欠压值随钻井液排量的增大而单调递增,且环空注气量越大,井底欠压值越小;在最佳环空注气压力条件下,当钻井液排量一定时,井底欠压值随着环空注气量的增大而单调递减,当环空注气量一定时,井底欠压值随着钻井液排量的增大而增大.利用该计算模型和计算方法,结合现场欠平衡钻井工程要求.可以优化出最佳的环空注气工艺参数.     

螺杆钻具在充气欠平衡钻井中的输出特性研究

欠平衡钻井在低压油藏中已得到较好的应用。在充气欠平衡钻井过程中，气体的注入量对马达的输出特性影响较大。因此，了解气体注入量对马达输出特性的影响显得异常重要。充气欠平衡钻井时，钻井液在充入气体前密度、粘度等变化导致了充气欠平衡钻井中在不同气液比情况下马达输出特性发生改变。通过建立马达等效模型求出环空当量直径，从而求出不同气液比时马达的压力降，并得到不同气液比情况下马达压降、扭矩、转速、功率等输出特性。并且对这些输出特性进行比较，得出了马达的各种输出特性随气液比增加的变化规律:马达压降减少，扭矩减小，转速增加。该研究成果为提高欠平衡钻井马达的工作效率提供了理论依据。     

气体钻井遇地层出水时的充气钻井技术

气体钻井在我国油气田勘探开发中具有广阔的应用前景,但是川东地区多个构造实施气体钻井过程中,存在地层出水现象,严重影响了气体钻井的顺利进行,不得不改用充气钻井。充气钻井技术难点主要表现在：①井壁稳定性差,易引起垮塌卡钻; ②地层出水可能与井漏同存,气液比值难以确定;③环空液柱压力降低,带砂效果差,易导致沉砂卡钻;④浅层天然气易引起井下燃爆。通过分析上述难点,结合充气钻井现场实践经验,有针对性地提出了充气钻井过程的主要技术措施：① 钻井液维护处理技术;②井漏处理技术;③参数设计技术等。在川东地区3口井的现场应用效果表明：推行所提出的充气钻井技术措施,能有效避免井漏、提高机械钻速、缩短钻井周期,为川东地区遇地层出水情况下的气体钻井积累了经验。     

充气连续循环钻井技术在深部易漏地层中的应用

深部易漏地层钻井液钻井井漏频繁,处理井漏复杂耗时耗材,本文论述了用于治理深部地层井漏复杂的充气连续循环技术,将充气钻井与连续循环钻井技术相结合,实现充气流体介质的持续循环,有效解决了深部井段常规充气钻井作业中存在的压力及液面波动大、中断后重建循环时间长等难题,维持环空稳定的ECD值,显著提高了邻井BQ1井充气钻井的安全性和时效性。通过在BY1井现场应用表明,该技术较好治理了风城组易漏层段2961.00～3161.00m、3740.00～3846.00m的井漏难题,同比邻井BQ1井节省了钻井液200m³,节约复杂处理时间12d,行程钻速提高1.6倍。     

寄生管充气钻井环空多相流流动特性研究

针对寄生管充气钻井技术的特征,选用Hasan多相流计算模型,确定了井筒环空的流型和压降计算方法,给出了编程求解的计算流程。利用新疆某充气欠平衡井的数据进行计算,对井筒压力、流型变化、含气体积分数随注气量、钻井液排量、井口回压的变化规律进行了研究。在寄生管充气钻井的过程中,井筒环空压力随注气量的增大而减小,随钻井液排量的增大而增大,随井口回压的增大而增大。井筒环空中的含气体积分数随注气量的增大而增大,随钻井液排量的增大而减小,随井口回压的增大而减小。井筒环空中的流型转换点随注气量的增大而下移,随钻井液排量的增大而上移,随井口回压的增大而上移。     

连续测定充气钻井流体密度的一种方法

在低压油气田的勘探开发过程中,需要采用负压钻井工艺进行钻井作业,以此保护油气藏,提高勘探成果和原油产量。负压钻井主要采用充有气体的钻井液(如充气钻井液、泡沫流体等)。为了保证负压钻井工艺的安全实施。必须对井眼环空压力进行准确计算和有效控制。为此,必须测定充气钻井液的密度。本文介绍用γ射线测定密度的原理,γ射线仪表的选型、调试及使用。使用证明,γ射线密度计是测定充气钻井液密度的良好工具。     

钻井液充氮技术在水平井中的应用

草桥油田的古潜山裂缝比较发育，钻井过程中漏失严重，钻井施工时钻井液只进不出，大量的钻井液或清水进入油气层，严重破坏了油气层。引进了第一台大型制氮设备，采用现场制氮、充氮降低钻井液的当量密度，减轻漏失和油气藏伤害。现场应用结果表明，采用欠平衡充气钻井技术，利用开发高压低渗油气藏；使用充气设备有效地降低了钻井液的当量密度，提高了机械钻速；减少了钻井液的漏失，保护了油气层；提高了环空返速，有利于携带岩屑，即使在钻井液切力较低和泵排量较低的情况下，仍具有良好的携带能力；特别是地层压力系数下、易漏失的地层必须采用充气的方法才能实现真正的欠平衡钻井，达到减少或防止漏失从而保护油气层的目的。     

充气钻井二维传热模型及井筒温度场分布规律

近年来,充气欠平衡钻井已成为美国、加拿大和其他地区的主要欠平衡钻井方式,是解决裂缝或孔隙岩层严重漏失、避免储层伤害问题的重要技术手段。目前在进行充气钻井设计时,大多把地层温度近似于井筒内充气液温度,必然会导致设计误差,因此有必要考虑地层与井筒之间的热传递,研究井筒温度场分布。通过进行地层-环空、环空-钻柱内充气液的径向换热规律和井筒轴向换热规律研究,结合井筒内气液两相流特性,推导充气钻井二维传热模型,最后通过实例计算考察注液流量和注气流量对井筒温度场分布的影响,研究表明井筒中充气液温度随着井深呈非线性分布,环空充气液温度与地层温度间最大偏差的位置在井底处。     

气侵条件下新型双梯度钻井环空出口流量变化规律研究

为了准确掌握气侵条件下新型双梯度钻井环空出口流量的变化规律,基于井筒气液两相流动理论,建立了考虑密度突变的气液两相流模型,分析了气侵条件下环空出口流量的变化,并探讨了不同因素变化对环空出口流量变化率的影响。研究发现:气体前沿到达分离器位置时,环空出口流量变化率明显突增;分离器位于泥线以下时,环空出口流量发生突增的时间要早于隔水管底端见气时间,有利于更早地识别气侵;低密度/高密度钻井液密度差、气侵量、排量、分离器位置、井深和井口回压等因素对环空出口流量变化率的影响程度依次降低。研究结果表明,考虑密度突变的气液两相流模型,可以准确预测气侵条件下新型双梯度钻井环空出口流量的变化情况,并为新型双梯度钻井早期溢流监测提供理论依据。      

注气法双梯度钻井隔水管环空温度场模拟

针对注气法双梯度钻井工艺特点,根据不同流型结构特点和传热特性,考虑隔水管环空流体与海水、隔水管环空流体与钻杆内流体的传热关系,建立注气法双梯度钻井隔水管环空多相流控制方程,并给出求解方法。模拟计算结果表明：随着水深增加,环空内流体温度降低,深水低温的影响越明显;随着液体流量增加,环空内温度升高,增幅降低。由于不同流型传热规律的差异,气体流量增加仅在部分井段对温度有较大影响,入口温度升高环空内温度会相应升高,保温层对温度分布影响明显,加装保温层会使环空最低温度高10℃以上。在实际钻井过程中为防止水合物的生成和钻井液胶凝,尽可能提高液相流量,同时隔水管加装保温层,地面循环系统加装加热装置提高钻井液温度。     

充气欠平衡钻井 MWD信号衰减原因分析与解决方法

充气欠平衡钻井中,井下随钻测量设备 MWD发射的钻井液脉冲在传播的过程中衰减程度很高,地面设备无法完成对井眼轨迹的监测与控制。通过建立充气欠平衡钻井 MWD信号传输模型,分析制约压力波信号传输的因素,提出调整地面接收器安装位置和改造注气方式两种解决方案并进行现场试验。结果表明:地面传感器的安装位置对信号接收没有影响;改造注气方式将气液充分混合后对信号传输有一定的改善作用,可以提升 MWD的有效测量距离。     

高压油藏钻井过程中的压力控制

在高压油藏钻井过程中 ,为控制井底循环压力、减小风险 ,常规方法是采用过平衡压力钻井。过平衡压力钻井特别容易造成井口压力过高或钻井液密度过大。井口压力过高 ,对司钻人员及井口设备不利 ;钻井液密度过大增加了钻井成本。动态压力控制方法是针对高压油层钻井而开发的一种新技术。它是在油井内建立第二个环空 ,通过第二环空循环液体的摩擦压力损失来控制井底压力 ,它使低压头钻井和欠平衡动态钻井成为切实可行的方法。     

充气控压钻井过程压力影响因素分析

常规钻井技术钻遇复杂地层时,钻井液安全密度窗口窄,钻井液性能可能发生剧变,压差卡钻、粘附卡钻、喷漏同层、上漏下喷和井壁垮塌等复杂问题经常发生,甚至导致钻井作业无法正常进行,增加诸多非钻井作业时间,使钻井周期和费用大幅度上升;充气控压钻井(MPD)作为一种新的钻井技术,能够降低甚至避免诸类钻井问题,结合环空多相流水力学模型,综合分析了钻井液排量、注气量、机械钻速、井口回压和井身结构等因素对MPD环空压力的影响,实现MPD环空及井底压力保持在一定的范围内准确、快速可调,从而提高钻井效率,降低作业成本.在不久的将来,控压钻井将会是一种更安全、更快、更有效的钻井技术.     

深水钻井液中天然气水合物的成因分析及其防治措施

海洋钻井过程中如果遇到含气地层，地层气窜人井筒及环空中，与钻井液中水在一定条件下易形成天然气水合物，堵塞井筒、环空及防喷器，使钻井无法正常进行。综述了天然气水合物的形成机理及其防治方法，着重介绍了用于水基钻井液的水合物抑制剂，因为其用量少、效率高而被广泛开发和应用。     

控压钻井多相流温度场预测

控压钻井钻遇储层产生气侵时,会使井筒内气液两相流在不同井深、温度条件下呈现出不同的流态,从而影响环空的压力分布。为此,基于井筒传热方程和能量方程,建立起了控压钻井井筒多相流温度场计算模型,并利用循环迭代法和数值分析法求解钻柱内和环空流体温度剖面。用实例分析其随循环时间、钻井液密度及钻井液排量增加而减小的规律;计算结果与PWD实测数据误差小于2.87%,能够满足控压钻井数据计算及现场施工需要。     

深井超深井气体钻井一次性气举工艺技术

气体钻井技术能保证循环介质的当量密度低于 １ ． ０ ０ｇ ／ ｃ ｍ ３ , 有效控制钻井液漏失, 提高机械钻速。目前, 气体钻井设备工作的最大气压为１ ５ ． ０ＭＰ ａ 。针对深井超深井气体钻井前气举中因管内外压差过大, 施工压力过高, 用常规气举办法难以一次性完成的难题, 提出以气浸诱喷为主要原理的深井超深气体钻井一次性气举技术, 同时向钻具内泵入气体和钻井液, 钻井液把气体不断的推到钻具环空, 使井筒发生严重“ 气浸” , 直至井筒发生有控制的 “ 溢流” , 逐步降低环空液柱压力, 最终实现“ 人造井喷” , 将井筒内的钻井液完全举出。在Ｌ Ｇ地区某深井运用该技术, 只耗时４ ． ０ｈ就成功地一次性在井底将全井钻井液举出, 开创了国内深井一次性气举的先例, 展示了该技术“ 节约钻井时间、 减少环境污染” 的优点, 提升了气体钻井技术水平。     

控压钻井环空水力模拟计算

环空水力模拟是控压钻井技术的一个重要组成部分。环空水力模拟不仅可用于控压钻井水力参数设计,还能指导现场实时判断、准确地处理井下出现的各种复杂情况。详细地分析了控压钻井作业环空水力学特征,根据实际钻井液特性,选择相适应的钻井液流变模型,综合考虑井下温度、压力对钻井液密度和剪切应力的影响,进行控压钻井环空水力模拟计算。与实施控压钻井的2口井现场实时PWD数据进行对比,表明水力模拟结果与现场数据较为吻合,可用于指导现场施工。